DNA中配对的碱基所占空间的不对称性，使双螺旋结构形成了大、小两条沟槽。DNA -蛋白的非共价特异性作用依赖于对氢键和疏水相互作用的碱基识别，和对全局和局部的形状识别，这些主要发生在DNA大沟和小沟中。

（论文截图）

受大自然分子模型启发，我校化学与材料学院李丹教授与和韩山师范学院才红教授合作，以tRNA反密码子中重要的生物碱次黄嘌呤和1,3,5-苯三羧酸为配体，成功地合成了一例新型的BioMOF (记为ZnBTCHx)。ZnBTCHx具有类似于DNA的周期性沟槽结构，可作为特异性选择识别色氨酸的活性位点。研究成果在美国化学会旗舰期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.，影响因子15.419）发表。

单晶x-射线衍射分析表明（下图），ZnBTCHx包含两种不同形状的一维通道，一种是直径约为9.0 Å的管形通道，一种为窗口尺寸约为7.4´9.5 Å的矩形通道，结构中平行的苯环之间的距离分别为5.96 Å和3.77 Å，类似于DNA双螺旋结构中交替存在的大沟和小沟。未配位的氧原子朝向沟槽，为沟槽表面提供了丰富的超分子活性位点。色氨酸的大小和形状与ZnBTCHx匹配，紧贴在大沟槽中，氨基酸侧链嵌入小沟槽，并引起主体框架局部形状自适应性的改变。

研究人员结合等温滴定量热法、单晶结构解析和分子动力学模拟，发现ZnBTCHx可以通过两种不同的热力学途径自发捕获L和D型色氨酸：L型色氨酸的吸附是焓驱动主导的，吸附D型色氨酸是熵驱动为主。生命是一个非平衡的开放系统，需要不断地从环境中吸收负熵来抵消自身熵的增加，该BioMOF可作为分子模型，从化学角度解释为什么自然界中的生物偏爱L构型分子而不是D构型分子。通过手性高效液相色谱法检测混合L和D型色氨酸的吸附实验，结果发现ZnBTCHx优先吸附L-色氨酸。

本研究为生物体系中分子识别模型的构建和药物靶点的设计提供了新的思路，也为药物设计、仿生催化和尖端生物医学开辟新研究方向。

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03326

（化学与材料学院）

责编：苏倩怡